JP4266692B2

JP4266692B2 - 磁気検出素子の製造方法

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Publication number: JP4266692B2
Application number: JP2003117751A
Authority: JP
Inventors: 義弘西山; 正路斎藤; 大悟青木
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2003-04-23
Filing date: 2003-04-23
Publication date: 2009-05-20
Anticipated expiration: 2023-04-23
Also published as: US6929959B2; US20040214353A1; GB2400971A; GB0407856D0; GB2400971B; JP2004327565A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気抵抗効果を発揮する多層膜の上下に電極層が設けられた磁気検出素子の製造方法に係わり、特に前記多層膜内を流れる電流経路の絞り込み構造を容易に且つ精度良く形成することが可能な磁気検出素子の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
フリー磁性層、非磁性導電層、固定磁性層および反強磁性層の各層が膜厚方向に積層されて構成され、電流がこの多層膜の膜面と垂直方向に流れるＣＰＰ（ＣｕｒｒｅｎｔＰｅｒｐｅｎｄｉｃｕｌａｒｔｏｔｈｅＰｌａｎｅ）型の磁気検出素子では、前記多層膜の膜面の面積（以下、素子サイズと言う）を小さくするとともに、前記多層膜の総膜厚を厚くしないと、抵抗変化量（ΔＲ）及び再生出力を効果的に大きくできず実用化に至らないことがわかっている。
【０００３】
前記多層膜の膜面の面積を小さくすることは現在のフォトリソグラフィ技術では限界があるし、また総膜厚を厚くするとギャップ長が大きくなり再生特性の劣化に繋がるという問題があった。
【０００４】
そのため前記多層膜内を流れる電流経路を、前記多層膜とは別部材を設けて絞込み、これによって抵抗変化量（ΔＲ）を向上させる方法がいくつかの文献に開示されている。
【０００５】
【特許文献１】
ＵＳ６,３５３,３１８Ｂ１
【特許文献２】
ＵＳ６,４２１,２１２Ｂ１
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
図１５は、特許文献１の図７に示す磁気検出素子の製造過程の構造を書き写したものであり、前記磁気検出素子を記録媒体との対向面から見た部分断面図である。
【０００７】
符号１は、下部電極層であり、前記下部電極層１の上に磁気抵抗効果を発揮する多層膜２が形成されている。前記多層膜２の上にはレジスト層３が設けられ、前記レジスト層３に覆われていない前記多層膜２のトラック幅方向（図示Ｘ方向）における両側端面２ａが傾斜面に削られている。
【０００８】
図１５に示すように前記多層膜２の両側端面２ａ上には下部絶縁層（lower insulator）４が形成されている。前記下部絶縁層４は前記レジスト層３の下方部３ｃのトラック幅方向の両側に形成された切欠部３ａ内にも形成され、前記下部絶縁層４が前記多層膜２の上面２ｂにトラック幅方向（図示Ｘ方向）に所定間隔４ａを空けて配置される。
【０００９】
前記下部絶縁層４の上に形成される符号５の層は下地層、符号６は永久磁石層であり、前記永久磁石層６の上に形成される上部絶縁層（upper insulator）７のトラック幅方向の内側端部は、前記多層膜２の上面２ｂに形成された下部絶縁層４上に重なるように、前記レジスト層３の切欠部３ａ内に入り込んで形成されている。
【００１０】
図１５に示す磁気検出素子は、まず下部電極層１の上全面に多層膜２を形成した後、前記多層膜２上に任意の位置にレジスト層３を形成し、前記レジスト層３に覆われていない多層膜２の両側端面２ａを削り、さらに前記両側端面２ａ上に下部絶縁層４、下地層５、永久磁石層６及び上部絶縁層７を連続して成膜する。そして前記レジスト層３を除去し、前記上部絶縁層７上から前記下部絶縁層４の間隔４ａ内から露出する多層膜２上にかけて上部電極層（図示しない）を形成する。
【００１１】
特許文献１に記載された磁気検出素子の製造方法では、図１５に示すように前記多層膜２の上面２ｂにトラック幅方向に所定間隔４ａを空けた下部絶縁層４を配置させることができる。
【００１２】
このため前記多層膜２内を流れる電流の経路は、前記多層膜２の上面２ａの下部絶縁層４間に開けられた間隔４ａの幅領域となり、電流の絞り込みを適切に行うことが可能であると考えられた。
【００１３】
しかしながら特許文献１では、前記下部絶縁層４の形成は、前記多層膜２の両側端面２ａを削り取った後に行われる。このため前記多層膜２を削り取ったときの磁紛が前記レジスト層３の上方部３ｂや下方部３ｃの周囲に付着してしまい、この磁紛の付着によって、前記切欠部３ａ内の空間が狭くなり、あるいは前記下部絶縁層４を成膜する際に、前記レジスト層３の上方部３ｂの周囲に前記磁紛が付着することでシャドー効果が強まり、前記切欠部３ａ内に下部絶縁層４を適切に入り込ませることが難しくなってしまう。
【００１４】
前記下部絶縁層４は、例えば基板（図示しない）表面の垂直方向に対し斜め方向からの成膜角度でスパッタ成膜されるものであるが、前記切欠部３ａ内の空間が狭まり、あるいはシャドー効果が強まることで、前記下部絶縁層４を斜め方向からスパッタ成膜しても、前記多層膜２の上面２ｂに乗る下部絶縁層４の長さは短くなり、すなわち前記下部絶縁層４間に開けられる間隔４ａが広まり、このため効果的に電流の絞り込み構造を実現できない。また前記多層膜２の上面２ａに乗る下部絶縁層４の膜厚も所定寸法より薄く形成されやすい。図１５に示す従来例では前記多層膜２の上面２ａに乗る下部絶縁層４上には上部絶縁層７が更に重なるため、この２層で前記下部絶縁層４の間隔４ａ内を除く前記多層膜２と上部電極層間の絶縁性が保たれるという感じがするが、現実的には、前記上部絶縁層７を形成する前の段階では、前記レジスト層３の周囲には、下部絶縁層４、下地層５、永久磁石層６と同じ材料層が付着しているため、前記レジスト層３の切欠部３ａ内の空間はより狭まり、またシャドー効果もより強くなっている。このため図１５のように前記上部絶縁層７を前記切欠部３ａ内にまで延出形成することは下部絶縁層４を多層膜２の上面２ｂに延出形成する以上に困難で、前記下部絶縁層４の間隔４ａ内を除く、前記多層膜２と上部電極層間の絶縁性は非常に低くなるものと考えられる。このような点からも図１５に示す磁気検出素子の製造方法では効果的に電流経路の絞込み構造を形成することができない。
【００１５】
次に図１６は、特許文献２に記載された図１０を書き写したものであり、製造工程中の磁気検出素子を記録媒体との対向面側から見た部分断面図である。図１６は製造工程中の磁気検出素子の略右側領域のみを表している。図１７は、特許文献２に図示されていないものの特許文献２の記載内容から図１６の次に行われると考えられる製造工程中の磁気検出素子を記録媒体との対向面側から見た部分断面図である。図１７も図１６と同様に製造工程中の磁気検出素子の略右側領域のみを表している。
【００１６】
符号１０は基板であり、前記基板１０の上には下部電極層１１が形成され、前記下部電極層１１の上には磁気抵抗効果を発揮する多層膜１２、前記多層膜１２の上には保護層１３が形成されている。前記保護層１３はＡｌ₂Ｏ₃やＳｉＯ₂などの無機絶縁材料で形成される。
【００１７】
図１６に示すように前記保護層１３の上には、レジスト層１７が形成される。図１６に示すように、前記下部電極層１１、多層膜１２及び保護層１３の両側端面１４は削り取られ、前記両側端面１４上から前記基板１０上にかけて絶縁層１５が形成される。さらに前記絶縁層１５の上にはバイアス層１６が形成されている。
【００１８】
図１６に示す状態の磁気検出素子は、まず基板１０上に、下部電極層１１、多層膜１２及び保護層１３を形成した後、前記保護層１３の上にレジスト層１７を所定形状に露光現像して形成し、前記レジスト層１７に覆われていない前記下部電極層１１、多層膜１２及び保護層１３の両側端面１４を削り取る。その後、前記両側端面１４上から前記基板１０上にかけて絶縁層１５を形成し、前記絶縁層１５の上にバイアス層１６を形成する。
【００１９】
図１７に示す工程では、前記保護層１３に、図示しない上部電極層から前記多層膜１２に電流を供給するための穴部（間隔）を形成するために、前記保護層１３上に例えばレジスト層１８などを形成し、前記保護層１３の中央上のレジスト層１８に穴部１８ａを露光現像によって形成する。そしてこの穴部１８ａから露出する前記保護層１３を点線に示すようにエッチングなどで削って前記保護層１３に穴部１３ａを形成するとともに、この穴部１３ａから前記多層膜１２の上面を露出させる。この露出した前記多層膜１２の上面の領域が電流経路となる。
【００２０】
特許文献２に記載の磁気検出素子では、前記保護層１３を予め多層膜１２の上に形成し、後の工程で前記保護層１３に穴部１３ａを形成することで前記多層膜１２に対する電流経路の絞込み構造を実現しようとするものである。
【００２１】
しかしながら図１６及び図１７に示す磁気検出素子の製造方法では、前記保護層１３に穴部１３ａを設ける際に、エッチングの影響がその下の多層膜１２にも及び前記多層膜１２の上面を損傷させる恐れが高い。
【００２２】
また図１６工程でのレジスト層１７を一旦除去し、その後、再びレジスト層１８を形成するため、レジスト層１８に穴部１８ａを形成する際のアライメント精度が低下し、よって前記保護層１３に形成される穴部１３ａを所定位置に形成できないといった問題もある。またフォトリソグラフィー技術の限界により前記レジスト層１８に微小な穴部１８ａを高精度に形成すること自体が非常に困難である。
【００２３】
そこで本発明は上記従来の課題を解決するためのものであり、特に電流経路の絞込み構造を容易に且つ精度良く形成することが可能な磁気検出素子の製造方法を提供することを目的としている。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、磁気抵抗効果を発揮する多層膜と、前記多層膜の下側に設けられた下部電極層と、前記多層膜の上側に設けられた上部電極層と、を有する磁気検出素子の製造方法において、
（ａ）前記下部電極層の上側に、前記多層膜を成膜する工程と、
（ｂ）前記多層膜の上面に、トラック幅方向に所定の間隔が空いた第１ギャップ層を成膜する工程と、
（ｃ）前記多層膜及び第１ギャップ層のトラック幅方向における両側を削り、前記多層膜及び第１ギャップ層を所定形状に画定する工程と、
（ｄ）前記第１ギャップ層上から前記所定の間隔内へ前記上部電極層を形成する工程と、
を有することを特徴とするものである。
【００２５】
本発明での磁気検出素子の製造方法では、（ｂ）工程で、下部電極層の上側に形成された多層膜の上面にまずトラック幅方向に所定の間隔が空いた第１ギャップ層を形成する。すなわち従来例の図１５のように、多層膜２の両側端面２ａを削った後に下部絶縁層４を形成するものではない。また従来例の図１６および図１７のように、前記保護層１３を成膜後、前記保護層１３に後の工程で穴部１３aを形成するのではなく、最初からトラック幅方向に所定間隔が空けられた第１ギャップ層を前記多層膜上に成膜するのである。
【００２６】
そして前記（ｃ）工程で、前記多層膜及び第１ギャップ層の両層のトラック幅方向における両側端面を削るのである。このため従来例の図１５で説明したように、第１ギャップ層の形成の際に、前記多層膜の両側端面を削ったことによる磁紛の付着が問題となることはなく、また従来例の図１６及び図１７のように、第１ギャップ層を成膜した後に前記第１ギャップ層に多層膜にまで通じる穴部を形成するわけではないので、前記多層膜の上面にエッチングによる損傷を与えるといった問題も生じない。
【００２７】
よって本発明における磁気検出素子の製造方法によれば、従来に比べて、第１ギャップ層に形成された所定間隔を、精度良く且つより微小なサイズで形成でき、電流経路の絞込み構造を容易に形成でき、抵抗変化量（ΔＲ）及び再生出力の高い磁気検出素子を製造することが可能である。
【００２８】
また本発明では、前記（ｃ）工程では、前記第１ギャップ層上及び前記間隔内に設けられ、トラック幅方向における幅寸法が所定寸法とされたマスク層を用い、このマスク層のトラック幅方向における最外の両側端面よりもトラック幅方向の外側に位置する第１ギャップ層及び多層膜を削ることによって行い、その後、前記マスク層を除去することが好ましい。この発明のように前記（ｃ）工程でマスク層を用いて前記第１ギャップ層及び多層膜の両側端面を削り込むことによって、前記多層膜及び第１ギャップ層を所定形状に画定しやすい。
【００２９】
また本発明では、前記（ｂ）工程及び前記（ｃ）工程は一つのマスク層を兼用して行われることが好ましい。
【００３０】
かかる場合、前記マスク層は下方部と上方部とで構成され、前記下方部には、トラック幅方向の両側に切欠部が設けられて前記下方部のトラック幅方向への幅寸法が前記上方部のトラック幅方向への幅寸法に比べて小さくなっており、
、前記（ｂ）工程で、前記マスク層を前記多層膜の上面に形成し、前記マスク層の切欠部内も含めて前記マスク層に覆われていない前記多層膜上に第１ギャップ層を成膜し、このとき前記第１ギャップ層には前記マスク層の下方部が介在することによる前記所定の間隔が空けられ、
前記（ｃ）工程で、前記マスク層の上方部のトラック幅方向の両側端面よりもトラック幅方向の外側に位置する前記第１ギャップ層及び多層膜を削ることが好ましい。
【００３１】
上記の工程であれば、前記（ｂ）工程と前記（ｃ）工程とを一つのマスク層を用いることで行うことができる。たった一つのマスク層のみで第１ギャップ層の形成、多層膜及び第１ギャップ層の両側端面の削り込みを行うことができるから、製造工程が非常に簡単になり、また第１ギャップ層の形成、多層膜及び第１ギャップ層の両側端面の削り込みを、いわゆるセルフアラインによって高精度に行うことが可能である。
【００３２】
また本発明では、前記（ｂ）工程では前記（ｃ）工程と異なるマスク層を用いて行われてもよい。
【００３３】
かかる場合、前記（ｂ）工程で使用される第１マスク層は、下方部と上方部とで構成され、前記下方部には、トラック幅方向の両側に切欠部が設けられて前記下方部のトラック幅方向への幅寸法が前記上方部のトラック幅方向への幅寸法に比べて小さくなっており、
前記（ｂ）工程で、前記第１マスク層を前記多層膜の上面に形成し、前記第１マスク層の切欠部内も含めて前記第１マスク層に覆われていない前記多層膜上に第１ギャップ層を成膜し、このとき前記第１ギャップ層には前記第１マスク層の下方部が介在することによる前記所定の間隔が空けられ、
前記第１マスク層を除去した後、
前記（ｃ）工程で、前記第１ギャップ層上及び前記間隔内に、前記第１マスク層の下方部のトラック幅方向における幅寸法よりも大きく、且つ前記第１マスク層の上方部のトラック幅方向における幅寸法よりも小さい幅寸法を有する第２マスク層を設け、前記第２マスク層のトラック幅方向における両側端面よりもトラック幅方向の外側に位置する第１ギャップ層及び多層膜を削り、その後、この第２マスク層を除去することが好ましい。
【００３４】
前記（ｂ）工程と前記（ｃ）工程は別々のマスク層を用いて行われる。前記（ｃ）工程で用いられる第２マスク層は、トラック幅方向における幅寸法が前記（ｂ）工程で用いられた第１マスク層の上方部のトラック幅方向における幅寸法よりも小さくなっており、このため前記（ｃ）工程で第２マスク層を用いて両側端面が削られた多層膜のトラック幅方向への幅寸法を、前記（ｂ）工程及び前記（ｃ）工程を同一のマスク層を用いて前記多層膜の両側端面を削った場合に比べて小さくできる。
【００３５】
前記多層膜のトラック幅方向への幅寸法を小さくできることで前記多層膜の光学的トラック幅（Opti-Tw）を小さくでき、その結果、前記多層膜内において第１ギャップ層に開けられた間隔より電流経路が広がった場合でも、磁気的トラック幅（Mag-Tw）の狭小化を実現することができる。
【００３６】
また上記した本発明の磁気検出素子の製造方法において、前記マスク層の下方部と上方部とは別種類のレジストで形成されることが好ましく、具体的には、前記マスク層の下方部として用いられるレジストは、現像速度が、前記上方部として用いられるレジストに比べて速い材質であることが好ましい。これによって前記レジスト層の下方部のトラック幅方向の両側に切欠部を形成でき、前記レジスト層の下方部のトラック幅方向における幅寸法を前記レジスト層の上方部のトラック幅方向における幅寸法よりも小さくできる。
【００３７】
この結果、前記第１ギャップ層のトラック幅方向における所定間隔を効果的に狭くでき、電流経路がより小さく絞り込まれた構造を実現することが可能である。
【００３８】
また本発明では、前記（ｃ）工程と（ｄ）工程との間で、前記多層膜及び第１ギャップ層のトラック幅方向における両側に第１ギャップ層とは別のギャップ層を形成することが好ましい。
【００３９】
また本発明では、前記（ｃ）工程と（ｄ）工程との間で、前記多層膜及び第１ギャップ層のトラック幅方向における両側に第２ギャップ層を形成し、さらに前記第２ギャップ層の上にバイアス層及び第３ギャップ層を形成し、前記（ｄ）工程で、前記第１ギャップ層上から前記所定の間隔内に形成される前記上部電極層を前記第３ギャップ層上にも延出して形成することが好ましい。
【００４０】
また本発明では、前記（ｃ）工程と（ｄ）工程との間で、前記多層膜を所定形状に画定するためのマスク層を利用して、前記第２ギャップ層、バイアス層及び第３ギャップ層を連続して成膜することが好ましい。これにより前記第２ギャップ層、第３ギャップ層及びバイアス層を所定位置にアライメント精度良く且つ容易に形成することが可能である。
【００４１】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明における実施形態の磁気検出素子を記録媒体との対向面と平行な方向（Ｘ−Ｚ面と平行な方向）から切断し、その切断面を前記記録媒体との対向面側から見た部分断面図である。
【００４２】
図１に示す磁気検出素子は、記録媒体に記録された外部信号を再生するためのＧＭＲヘッドである。図示されていないが、この磁気検出素子の上に記録用のインダクティブヘッドが積層されていてもよい。
【００４３】
なお以下において、「トラック幅方向」とは図示Ｘ方向と平行な方向であり、この方向は外部磁界によって磁化方向が変動する領域の幅方向のことであり、例えば、フリー磁性層の外部磁界が印加されていないときの磁化方向であり、また「ハイト方向」とは図示Ｙ方向と平行な方向であり、記録媒体からの洩れ磁界方向もこの方向と一致しており、また図示Ｚ方向は記録媒体の進行方向を指している。
【００４４】
また磁気検出素子が浮上式の磁気ヘッドに用いられる場合、「記録媒体との対向面」とは、いわゆるＡＢＳ面（ＡｉｒＢｅａｒｉｎｇＳｕｒｆａｃｅ）のことである。
【００４５】
図１に示す磁気検出素子は、例えばアルミナ−チタンカーバイト（Ａｌ₂Ｏ₃−ＴｉＣ）で形成されたスライダのトレーリング端面上に形成される。スライダは、記録媒体との対向面と逆面側で、ステンレス材などによる弾性変形可能な支持部材と接合され、磁気ヘッド装置が構成される。
【００４６】
図１に示す符号２０は、ＮｉＦｅ合金などの磁性材料で形成された下部シールド層である。前記下部シールド層２０は下部電極層も兼ね備える。
【００４７】
図１に示す前記下部シールド層２０の図示中央には、多層膜２１が形成されている。
【００４８】
前記多層膜２１は、下からシードレイヤ２２、反強磁性層２３、固定磁性層２４、非磁性材料層２５、フリー磁性層２６及び保護層２７の順に積層形成されたものである。
【００４９】
前記シードレイヤ２２は、例えばＮｉＦｅ合金、ＮｉＦｅＣｒ合金やＣｒなどで形成される。前記シードレイヤ２２を形成することで、前記シードレイヤ上に形成される各層の膜面と平行な方向における結晶粒径を大きくでき、耐エレクトロマイグレーションの向上に代表される通電信頼性の向上や抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）の向上などをより適切に図ることができる。
【００５０】
前記反強磁性層２３は、元素Ｘ（ただしＸは、Ｐｔ，Ｐｄ，Ｉｒ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ｏｓのうち１種または２種以上の元素である）とＭｎとを含有する反強磁性材料で形成されることが好ましい。あるいは前記反強磁性層２３は、元素Ｘと元素Ｘ′（ただし元素Ｘ′は、Ｎｅ，Ａｒ，Ｋｒ，Ｘｅ，Ｂｅ，Ｂ，Ｃ，Ｎ，Ｍｇ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｐ，Ｔｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｇａ，Ｇｅ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ａｇ，Ｃｄ，Ｓｎ，Ｈｆ，Ｔａ，Ｗ，Ｒｅ，Ａｕ，Ｐｂ、及び希土類元素のうち１種または２種以上の元素である）とＭｎを含有する反強磁性材料により形成されることが好ましい。
【００５１】
これらの反強磁性材料は、耐食性に優れしかもブロッキング温度も高く次に説明する固定磁性層２４との界面で大きな交換結合磁界を発生し得る。また前記反強磁性層２３は８０Å以上で３００Å以下の膜厚で形成されることが好ましい。
【００５２】
次に固定磁性層２４は、ＮｉＦｅ合金、ＣｏＦｅ合金、ＣｏＦｅＮｉ合金などの磁性材料の単層あるいは多層構造で形成される。より好ましくは前記固定磁性層２４は２層の磁性層とその間にＲｕなどで形成された非磁性中間層が介在する３層の積層フェリ構造である。積層フェリ構造である場合、前記固定磁性層２４を構成する２層の磁性層は互いに反平行状態（このとき２層の磁性層は一方が図示Ｙ方向に、他方が図示Ｙ方向とは逆方向に）に磁化固定される。
【００５３】
前記非磁性材料層２５は例えばＣｕなどの電気抵抗の低い導電性材料によって形成される。前記非磁性材料層２５は例えば２５Å程度の膜厚で形成される。
【００５４】
次に前記フリー磁性層２６は、ＮｉＦｅ合金、ＣｏＦｅ合金、ＣｏＦｅＮｉ合金などの磁性材料の単層構造あるいは多層構造で形成される。前記フリー磁性層２６の全体の膜厚は、２０Å以上で１００Å以下程度の膜厚で形成されることが好ましい。
【００５５】
前記フリー磁性層２６は前記した積層フェリ構造であってもよい。かかる場合、前記フリー磁性層２６を構成する２層の磁性層は反平行状態（このとき、２層の磁性層のうち一方が図示Ｘ方向に、他方が図示Ｘ方向とは逆方向）に磁化されるが、固定磁性層２４と異なって外部磁界に対し磁化変動する程度に弱く単磁区化された状態である。またフリー磁性層２６の磁化は外部磁界が印加されていない状態のとき固定磁性層２４の固定磁化方向とほぼ直交を成している。
【００５６】
前記フリー磁性層２６上に設けられた保護層２７は、Ｔａ、ＲｕまたはＣｕなどの非磁性材料で形成される。また前記保護層２７は、例えばＡｌ₂Ｏ₃やＳｉＯ₂などの絶縁材料で形成されてもよいが、かかる場合、前記保護層２７を薄く形成して、前記上部シールド層と下部シールド層２０間に流れる電流が、前記保護層２７の部分で遮断されないようにすることが必要である。前記保護層２７の膜厚は２０〜３００Åで形成されることが好ましい。
【００５７】
図１に示す磁気検出素子では、前記多層膜２１のトラック幅方向（図示Ｘ方向）における両側端面２１ａ，２１ａが、下方に向かうほど前記多層膜２１のトラック幅方向への幅寸法が徐々に広がる傾斜面あるいは湾曲面として形成される。
【００５８】
図１に示すように前記多層膜２１の上面２１ｂには、そのほぼ中央に所定の間隔Ｔ１を空けて両側に対向する第１ギャップ層２８が設けられている。前記第１ギャップ層２８はＡｌ₂Ｏ₃やＳｉＯ₂などの絶縁材料で形成される。また前記第１ギャップ層２８の膜厚は２０Å〜１００Åの範囲内である。ここで第１ギャップ層２８の膜厚とは、最大膜厚のことを指している。
【００５９】
図１に示すように前記第１ギャップ層２８のトラック幅方向における内側先端部２８ａは、上方に向けて徐々に前記間隔Ｔ１が大きくなるように湾曲した面となっている。このように前記内側先端部２８ａが湾曲面となるのは後述する製造方法に起因するものである。
【００６０】
図１に示す第１ギャップ層２８間の間隔Ｔ１は、最小幅寸法で３０ｎｍ〜５０ｎｍ程度である。
【００６１】
図１に示すように前記第１ギャップ層２８のトラック幅方向における外側端面２８ｂは、前記多層膜２１の両側端面２１ａと連続した面となっている。
【００６２】
図１に示すように前記多層膜２１の両側端面２１ａ上及び第１ギャップ層２８の外側端面２８ｂ上から、前記両側端面２１ａよりもさらにトラック幅方向の両側に広がる下部シールド層２０上にかけて第２ギャップ層２９が形成されている。前記第２ギャップ層２９は、Ａｌ₂Ｏ₃やＳｉＯ₂などの絶縁材料で形成されている。
【００６３】
図１に示すように前記第２ギャップ層２９の上にはＣｏＰｔやＣｏＣｒＰｔなどの硬磁性材料で形成されたハードバイアス層３０が形成されている。さらに前記ハードバイアス層３０上にはＡｌ₂Ｏ₃やＳｉＯ₂などの絶縁材料で形成された第３ギャップ層３１が形成されている。すなわち前記ハードバイアス層３０はその上下が第２ギャップ層２９と第３ギャップ層３１とで挟まれた状態になっている。
【００６４】
図１に示すように前記第３ギャップ層３１上から第２ギャップ層２８上、さらには前記第２ギャップ層２８間に開けられた間隔Ｔ１内から露出する多層膜２１の上面２１ｂにかけて上部シールド層３２が形成されている。前記上部シールド層３２はＮｉＦｅ合金などの磁性材料で形成される。前記上部シールド層３２は上部電極層をも兼ね備える。
【００６５】
図１に示す磁気検出素子は、電極として機能する下部シールド層２０及び上部シールド層３２が前記多層膜２１の上下に接して形成され、前記シールド層２０、３２から流れる電流が前記多層膜２１内を膜面と垂直方向（図示Ｚ方向）に流れるＣＰＰ（current perpendicular to the plane）型と呼ばれる構造である。
【００６６】
図１に示す実施形態では、前記多層膜２１上に第１ギャップ層２８が形成され、前記第１ギャップ層２８間に開けられた間隔Ｔ１によって電流経路が絞り込まれている。
【００６７】
図１では多層膜２１を構成するフリー磁性層２６の上面のトラック幅方向における幅寸法でトラック幅Ｔｗが決定される。このトラック幅Ｔｗは物理的な幅であり光学的トラック幅（Opti-Tw）と呼ばれる。
【００６８】
一方、前記フリー磁性層２６内のうち外部磁界に対して磁化変動を起こし、磁気抵抗効果を生じさせる領域で且つシールド層２０，３２からの電流が流れる領域を磁気的トラック幅（Mag-Tw）と呼んでいる。
【００６９】
図１に示す実施形態では、中央に間隔Ｔ１を開けた第１ギャップ層２８を多層膜２１の上面２１ｂに設け、電流経路を絞り込むことで前記磁気的なトラック幅Mag-Twを小さくすることができる。この結果、抵抗変化量（ΔＲ）及び再生出力の向上を適切に図ることが可能になっている。
【００７０】
前記磁気的なトラック幅Mag-Twを小さくするには、光学的トラック幅Opti-Tw自体も小さいことが好ましい。それは第１ギャップ層２８間に開けられた間隔Ｔ１で電流経路を絞っていても、多層膜２１内を流れる電流が多層膜２１内で広がりながら流れると、それだけ磁気的なトラック幅Mag-Twも広がってしまうため、光学的トラック幅Opti-Tw自体も小さくして磁気的なトラック幅Mag-Twの広がりを抑制するためである。
【００７１】
前記光学的トラック幅Opti-Twは０．０５μｍ〜０．１５μｍの範囲内であることが好ましい。
【００７２】
図１に示す実施形態では前記多層膜２１のトラック幅方向の両側に形成されているハードバイアス層３０の上下にギャップ層２９，３１を設けているから、シールド層２０，３２から多層膜２１へ流れる電流が前記ハードバイアス層３０に分流することもなく、再生出力の向上をより適切に図ることが可能になっている。
【００７３】
なお図１に示す実施形態では、多層膜２１の両側端面２１ａはその下面から上面２１ｂにかけての全体に形成されているが、例えば前記多層膜２１を構成する反強磁性層２３の少なくとも一部が、その上に形成される各層の両側端面２１ａよりもトラック幅方向の両側に長く延びる構造であってもよい。
【００７４】
また図１に示す実施形態では、下から反強磁性層２３、固定磁性層２４、非磁性材料層２５及びフリー磁性層２６の順で積層されていたが、これが逆の順で積層されていてもよい。
【００７５】
また図１に示す実施形態では前記多層膜２１のトラック幅方向の両側にハードバイアス層３０が設けられており、前記ハードバイアス層３０からの縦バイアス磁界によって前記フリー磁性層２６の磁化がトラック幅方向に単磁区化されるようになっているが、前記フリー磁性層２６を単磁区化する方法はハードバイアス方式に限らず、イオン注入などによって前記フリー磁性層２６に一軸異方性を付与する方法やエクスチェンジバイアス方式などを採用できる。かかる場合、前記多層膜２１の両側にハードバイアス層３０の形成が不要になるが、前記多層膜２１の両側には単層のギャップ層などを埋めて下部シールド層２０と上部シールド層３２間の絶縁性を確保すればよい。
【００７６】
図１に示す磁気検出素子は以下の方法によって形成される。図２ないし図６に示す製造工程は本発明における第１の製造方法を示す工程図であり、各図は製造工程中の磁気検出素子を記録媒体との対向面側から見た部分断面図である。
【００７７】
図２に示す工程では、ＮｉＦｅ合金などの磁性材料から成る下部シールド層２０上の全面に下からシードレイヤ２２、反強磁性層２３、固定磁性層２４、非磁性材料層２５、フリー磁性層２６及び保護層２７の順に積層する。各層の材質については図１で説明した通りである。また各層はスパッタ法や蒸着法などによって形成される。図２では前記シードレイヤ２２から保護層２７までの各層で多層膜２１が構成される。
【００７８】
次に図３に示す工程では、前記多層膜２１の上面２１ｂに露光現像によって図３に示す形状のレジスト層４０を形成する。前記レジスト層４０は図面上、前記多層膜２１の上面２１ｂのほぼ中央に設けられる。このとき、露光光として電子ビームを用いることが前記レジスト層４０の幅を狭く形成できる点で好ましい。
【００７９】
図３に示すレジスト層４０は下方部４０ａと上方部４０ｂとで構成される。図３に示すように前記レジスト層４０の下方部４０ａのトラック幅方向（図示Ｘ方向）における幅寸法Ｔ２は、前記レジスト層４０の上方部４０ｂのトラック幅方向における幅寸法Ｔ３に比べて小さくなっており、前記レジスト層４０はその下方部４０ａの両側に切欠部４０ｃが形成された形状となっている。
【００８０】
前記レジスト層４０の下方部４０ａの幅寸法Ｔ２は３０ｎｍ〜５０ｎｍの範囲内であることが好ましい。また前記レジスト層４０の上方部４０ｂの幅寸法Ｔ３は、０．１μｍ〜０．２μｍの範囲内で形成される。
【００８１】
前記レジスト層４０を形成後、前記レジスト層４０に形成された切欠部４０ｃ内も含めて前記レジスト層４０に覆われていない前記多層膜２１の上面２１ｂに第１ギャップ層２８を形成する。前記第１ギャップ層２８はスパッタ法や蒸着法などによって形成される。
【００８２】
前記第１ギャップ層２８を前記レジスト層４０に形成された切欠部４０ｃ内にも適切に成膜するには、前記第１ギャップ層２８を成膜する際のスパッタ角度θ１を垂直方向（図示Ｚ方向）に対して斜めに傾けて行う。前記スパッタ角度θ１は４０°〜８０°の範囲内であることが好ましい。前記スパッタ角度θ１をこの範囲内にすることで前記レジスト層４０の切欠部４０ｃ内にも適切に第１ギャップ層２８を成膜することができる。
【００８３】
図３に示すような下方部４０ａに切欠部４０ｃがあるレジスト層４０を用い、斜め方向から第１ギャップ層２８を成膜した場合、前記レジスト層４０の下方部４０ａの両側端面に近い部分には前記第１ギャップ層２８が成膜されにくいため前記第１ギャップ層２８のトラック幅方向（図示Ｘ方向）における内側先端部２８ａは図３に示すように湾曲した形状になる。
【００８４】
また前記第１ギャップ層２８の膜厚は２０Å〜１００Åの範囲内であることが好ましい。なおここで言う「膜厚」とは最大膜厚を指す。前記第１ギャップ層２８の膜厚がこれ以上薄くなると、電流経路の絞込み層としての効果が薄れ、前記第１ギャップ層２８を介して多層膜２１に電流が流れやすくなってしまう。一方、前記第１ギャップ層２８を上記範囲内で形成すれば電流経路の絞込み層としては十分にその役割を果たすため、上記範囲以上に厚く形成する必要はなく、厚くしすぎると後工程でレジスト層４０を除去しづらくなるなどの問題が発生しやすい。また前記第１ギャップ層２８をスパッタ成膜したときにレジスト層４０の上方部４０ｂの周囲にも前記第１ギャップ層２８と同じ材料層２８ｃが付着する。
【００８５】
図３のように、下方部４０ａに切欠部４０ｃのあるレジスト層４０を用いて、前記レジスト層４０の下方部４０ａの両側に第１ギャップ層２８を成膜することで、前記第１ギャップ層２８には前記レジスト層４０の下方部４０ａが介在することによる所定間隔Ｔ１が空けられる。前記所定間隔Ｔ１は前記レジスト層４０の下方部４０ａのトラック幅方向における幅寸法Ｔ２とほぼ同じである。従って前記所定間隔Ｔ１は３０ｎｍ〜５０ｎｍの範囲内で形成されることになる。
【００８６】
次に図４に示す工程では、前記レジスト層４０の上方部４０ｂの両側端面４０ｂ１，４０ｂ１よりもトラック幅方向（図示Ｘ方向）の外方に位置する第１ギャップ層２８及び多層膜２１をエッチングで除去する。そのエッチング面は点線で示されている。
【００８７】
図４に示すように前記エッチング面は第１ギャップ層２８の外側端面２８ｂ及び多層膜２１の両側端面２１ａが連続した傾斜面として構成される。前記外側端面２８ｂ及び両側端面２１ａは傾斜面でなく湾曲面であってもよい。
【００８８】
また前記エッチングで削り取る領域は、点線で示される前記多層膜２１の両側端面２１ａの全てでなくてもよく、例えば図４の一点鎖線で示すように、前記多層膜２１を構成する反強磁性層２３の少なくとも一部が前記両側端面２１ａよりもトラック幅方向の外方に長く延出して残るようにエッチング深さを制御してもよい。
【００８９】
図４工程におけるエッチングの方向は、図４に示すように多層膜２１の膜面に対してほぼ垂直方向である。このため前記多層膜２１は前記レジスト層４０の上方部４０ｂの両側端面４０ｂ１，４０ｂ１よりもトラック幅方向の外方に位置する多層膜２１の領域が主に前記エッチングによって削り取られ、前記レジスト層４０の切欠部４０ｃ下にある前記多層膜２１は前記エッチングの影響を受けにくいものとなっている。
【００９０】
このため前記エッチング工程後に残された前記多層膜２１を構成するフリー磁性層２６の上面のトラック幅方向における幅寸法は、前記レジスト層４０の上方部４０ｂの幅寸法Ｔ３とほぼ同等になり、前記フリー磁性層２６の上面の幅寸法が光学的トラック幅Opti-Twとなる。従って前記光学的トラック幅Opti-Twはレジスト層４０の上方部４０ｂの幅寸法とほぼ同じ０．１μｍ〜０．２μｍの範囲内で形成される。
【００９１】
図４でのエッチング工程の終了後における磁気検出素子の構造が図５に示されている。
【００９２】
図５に示すように前記多層膜２１の両側端面２１ａ，２１ａよりもトラック幅方向の外方に空間部Ａ，Ａが設けられる。この空間部Ａでは、前記多層膜２１の両側端面２１ａよりもさらにトラック幅方向の外方に延びる下部シールド層２０の上面が露出した状態にある。
【００９３】
この図５の状態で、前記多層膜２１の両側端面２１ａ，２１ａを若干サイドエッチングするなどしてクリーニングすることが好ましい。このクリーニング工程を施すことで次の図６工程に移る前に前記多層膜２１の両側端面２１ａに形成された酸化層などの不純な層を除去することができるとともに、前記多層膜２１のトラック幅方向における幅寸法を小さくすることができる。特に図４のエッチング工程では、第１ギャップ層２８を削った後に、多層膜２１の削りこみ工程に入るため、前記第１ギャップ層２８を削ったときに出る磁紛がレジスト層４０に付着し、既にレジスト層４０の上方部４０ｂの両側端面４０ｂ１，４０ｂ１に付着している材料層２８ｃとともに前記磁紛の付着によって、前記多層膜２１の両側端面２１ａを削り込んでいく時に、前記レジスト層４０の両側端面４０ｂ１，４０ｂ１間の幅寸法Ｔ３よりも、前記多層膜２１はトラック幅方向への幅寸法が広がって残りやすくなり前記多層膜２１の光学的トラック幅Opti-Twが広がりやすくなる。よって上記したサイドエッチングを施して前記光学的トラック幅Opti-Twをより小さくすることが好ましい。
【００９４】
そして図６に示す工程では前記空間部Ａ内に、まず第２ギャップ層２９をスパッタ法あるいは蒸着法などで成膜する。前記第２ギャップ層２９は前記多層膜２１の両側端面２１ａよりもトラック幅方向の外方に延出する下部シールド層２０の上面から前記多層膜２１の両側端面２１ａ上にかけて形成される。前記第２ギャップ層２９の成膜時におけるスパッタ方向は多層膜２１の膜面に対してほぼ垂直方向である。
【００９５】
このため前記第２ギャップ層２９は、前記レジスト層４０の下方部４０ｂの両側にある切欠部４０ｃ内には成膜されにくい。また前記第２ギャップ層２９は前記多層膜２１の両側端面２１ａよりも前記下部シールド層２０上に厚く成膜されやすい。
【００９６】
前記第２ギャップ層２９を成膜する際のスパッタ角度は多層膜の膜面の垂直方向に対し５°〜６０°の範囲内であることが好ましい。
【００９７】
次に前記第２ギャップ層２９の上に硬磁性材料製のハードバイアス層３０を成膜し、さらに前記ハードバイアス層３０の上に第３ギャップ層３１を成膜する。前記ハードバイアス層３０及び第３ギャップ層３１は、第２ギャップ層２９と同じようにスパッタ角度を多層膜２１の膜面に対してほぼ垂直方向にして成膜される。
【００９８】
このため前記ハードバイアス層３０及び第３ギャップ層３１も前記レジスト層４０に形成された切欠部４０ｃ内には成膜されにくくなっている。
【００９９】
ところで前記第２ギャップ層２９及び第３ギャップ層３１は前記多層膜２１の上面２１ｂに設けられた第１ギャップ層２８上に重なるように、前記レジスト層４０の切欠部４０ｃ内にまで成膜されても、第１ギャップ層２８を設けたことの物としての効果（電流経路を適切に絞り込むという効果）は損なわれず、むしろその効果を強める結果となる。
【０１００】
しかしながら図６工程では、前記第２ギャップ層２９及び第３ギャップ層３１は前記レジスト層４０の切欠部４０ｃ内にまで成膜されないようにすることが製造工程を容易化する上において好ましい。それは仮に前記第２ギャップ層２９及び第３ギャップ層３１が前記レジスト層４０の切欠部４０ｃ内にまで成膜されると前記切欠部４０の高さＨ１はせいぜい３０ｎｍ〜６０ｎｍの範囲内であるから、前記切欠部４０ｃ内に第１ギャップ層２８，第２ギャップ層２９及び第３ギャップ層３１が成膜されていない空間が残りにくく、あるいは残っても前記空間が非常に小さくなってしまい、この空間内から溶剤を入れて前記レジスト層４０を溶解・除去する工程が非常に困難なものになる。
【０１０１】
また上記したように第１ギャップ層２８を、第１ギャップ層２８の上下に対向する多層膜２１と次の工程で形成される上部シールド層３２間の絶縁性を確保する十分な寸法で形成することが可能であるので、前記第１ギャップ層２８の上に第２ギャップ層２９及び第３ギャップ層３１を重ねて形成した場合の電流経路の絞込み効果を、第１ギャップ層２８の単層形成の場合に比べて飛躍的に向上させることはなく、また電流経路の絞込み効果以外の新たな効果も期待できない。このため第１ギャップ層２８の上に第２ギャップ層２９及び／または第３ギャップ層３１を重ねて形成することの技術的意義が乏しい。よってスムーズな磁気検出素子の製造を実現するには図５に示す空間Ａ内にのみ第２ギャップ層２９及び第３ギャップ層３１を設けることが好ましい。
【０１０２】
図６工程後、前記レジスト層４０を除去し、さらに前記第３ギャップ層３１上から第１ギャップ層２８上、さらには前記第１ギャップ層２８間に空けられた間隔Ｔ１内から露出する多層膜２１上にかけて上部シールド層３２を形成する。これによって図１に示す磁気検出素子が完成する。
【０１０３】
図２ないし図６に示す製造方法では、まず図２及び図３に示すように、多層膜２１を下部シールド層２０上全面に形成した後、前記多層膜２１上に下方部４０ｂに切欠部４０ｃを有するレジスト層４０を設け、前記切欠部４０ｃ内も含めて前記レジスト層４０に覆われていない前記多層膜２１上に第１ギャップ層２８を成膜し、図４に示すように、その後、前記多層膜２１及び第１ギャップ層２８の両側端面２１ａ，２８ｂを削り取ったことに特徴点がある。
【０１０４】
すなわち図１５に示す従来例では、多層膜２の両側端面２ａを所定形状に削った後に、レジスト層３に設けられた切欠部３ａ内も含めて下部絶縁層４を形成していたが、この方法では前記多層膜２を削ったときの磁紛が前記レジスト層３の周囲に付着するため、前記レジスト層３の切欠部３ａ内に所定幅及び所定膜厚で前記下部絶縁層４を延出形成しにくく、電流経路の絞込み効果が低下するという問題があった。
【０１０５】
それに対し本発明では、予めトラック幅方向に所定間隔Ｔ１が空けられた第１ギャップ層２８を形成した後に前記第１ギャップ層２８及び多層膜２１の両側端面２８ｂ，２１ａを削るため、この削ったときの磁紛の悪影響が前記第１ギャップ層２８を成膜する際には無く、前記レジスト層４０の切欠部４０ｃ内に所定幅及び所定膜厚で第１ギャップ層２８を延出形成しやすい。
【０１０６】
この結果、本発明では、前記第１ギャップ層２８間に形成された所定間隔Ｔ１を３０ｎｍ〜５０ｎｍの非常に微小な空間として形成できるとともに、第１ギャップ層２８の上下に存在する多層膜２１と上部シールド層３２間の絶縁性も十分に確保できるため従来に比べて、電流経路の絞込み効果に優れ、磁気的トラック幅Mag−Twが狭く、抵抗変化量（ΔＲ）及び再生出力を大きくできる磁気検出素子の構造を簡単な方法で製造できる。
【０１０７】
また図２ないし図６に示す製造方法では、図３で形成された、たった一つのレジスト層４０を用いて第１ギャップ層２８の製造、多層膜２１及び第１ギャップ層２８の両側端面２１ａ，２８ｂの削りこみ，第２ギャップ層２９、ハードバイアス層３０及び第３ギャップ層３１の製造を全て行うことが可能である。
【０１０８】
このように一つのレジスト層４０のみを用いて上記の工程を全て行うセルフアラインによる製法によって、多層膜２１の上面２１ｂに対する第１ギャップ層２８に形成された間隔Ｔ１の位置などのアライメント精度を簡単な方法で向上させることが可能である。
【０１０９】
また本発明では、レジスト層４０を用いたことで、第１ギャップ層２８を成膜した段階で既に前記第１ギャップ層２８には所定間隔Ｔ１が空けられている。このため図１６及び図１７に示す従来例のように、前記第１ギャップ層２８に後工程で穴部を形成して多層膜の一部を露出させる必要がなく、図１６及び図１７に示す従来例に比べて製造方法が容易で且つ多層膜２１の上面２１ｂをエッチングなどによって傷つけるといった問題も生じない。
【０１１０】
ところで図２ないし図６に示す製造方法では、第１ギャップ層２８のトラック幅方向に空けられた間隔Ｔ１を狭く形成でき、電流経路の絞込み効果を向上させ磁気的トラック幅Mag-Twを小さくできると説明したが、多層膜２１を流れる電流が前記多層膜２１内で前記間隔Ｔ１より広がりながら流れるとそれだけ磁気的トラック幅Mag-Twが広がってしまう。そして前記磁気的トラック幅Mag-Twの可能な広がり幅は光学的トラック幅Opti-Twの幅寸法とイコールとなる。
【０１１１】
このため前記光学的トラック幅Opti-Twもできる限り小さく形成できるようにした方が、多層膜２１内での電流経路の広がりを抑制でき磁気的トラック幅Mag-Twの狭小化を実現できて好ましい。
【０１１２】
図７ないし図１０に示す本発明における磁気検出素子の第２の製造方法は、図２ないし図６に示す磁気検出素子の製造方法に比べて、前記光学的トラック幅Opti-Twをより狭く形成できる方法を提供するものである。
【０１１３】
図７ないし図１０に示す工程図は、製造工程中における磁気検出素子の構造を記録媒体との対向面から見た部分断面図である。
【０１１４】
図７工程では、下部シールド層２０上に下からシードレイヤ２２，反強磁性層２３，固定磁性層２４，非磁性材料層２５，フリー磁性層２６及び保護層２７をこの順で積層形成する。前記シードレイヤ２２から保護層２７までの各層を合わせて多層膜２１と称する。
【０１１５】
図７に示すように、前記保護層２７の上に下部レジスト層５０と上部レジスト層５１を塗布する。前記下部レジスト層５０と上部レジスト層５１を合わせて第１レジスト層５２と呼ぶ。
【０１１６】
ここで前記下部レジスト層５０の方が上部レジスト層５１よりも現像速度が速い。そのため、図７に示すように露光現像によって、下部レジスト層５０は一点鎖線間にある符号５０ａの狭い領域しか残らず、一方、上部レジスト層５１は点線間にある符号５１ａの広い領域が残る。
【０１１７】
前記露光現像によって残された下部レジスト層５０のトラック幅方向（図示Ｘ方向）への幅寸法はＴ４で、前記露光現像によって残された上部レジスト層５１のトラック幅方向への幅寸法はＴ５である。前記下部レジスト層５０の幅寸法Ｔ４は３０ｎｍ〜５０ｎｍの範囲内で形成されることが好ましい。このとき前記上部レジスト層５１の幅寸法Ｔ５は０．１μｍ〜０．２μｍの範囲内である。
【０１１８】
なお図３工程で使用されるレジスト層４０も、図７と同様に２層のレジスト層５０，５１で構成されたものであってもよい。
【０１１９】
図８に示すように、前記多層膜２１上に残された第１レジスト層５２は、下部レジスト層５０ａと上部レジスト層５１ａの積層構造であり、前記下部レジスト層５０ａのトラック幅方向（図示Ｘ方向）の幅寸法Ｔ４が前記上部レジスト層５１ａのトラック幅方向における幅寸法Ｔ５よりも小さくなっているから、前記第１レジスト層５２は、その下方のトラック幅方向の両側に切欠部５０ｂが形成された形状となっている。
【０１２０】
そして図８工程では、前記切欠部５０ｂ内も含み、前記第１レジスト層５２に覆われていない前記多層膜２１の上面２１ｂに第１ギャップ層２８をスパッタ法あるいは蒸着法などで成膜する。
【０１２１】
前記第１ギャップ層２８を前記第１レジスト層５２に形成された切欠部５０ｂ内にも適切に成膜するには、前記第１ギャップ層２８を成膜する際のスパッタ角度θ１を垂直方向（図示Ｚ方向）に対して斜めに傾けて行う。前記スパッタ角度θ２は４０°〜８０°の範囲内であることが好ましい。前記スパッタ角度θ２をこの範囲内にすることで前記第１レジスト層５２の切欠部５０ｂ内にも適切に第１ギャップ層２８を成膜することができる。
【０１２２】
図８に示すような下方に切欠部５０ｂがある第１レジスト層５２を用い、斜め方向から第１ギャップ層２８を成膜した場合、前記第１レジスト層５２を構成する下方レジスト層５０ａの両側端面に近い部分には前記第１ギャップ層２８が成膜されにくいため前記第１ギャップ層２８のトラック幅方向（図示Ｘ方向）における内側先端部２８ａは図３に示すように湾曲した形状になる。
【０１２３】
また前記第１ギャップ層２８の膜厚は２０Å〜１００Åの範囲内であることが好ましい。なおここで言う「膜厚」とは最大膜厚を指す。前記第１ギャップ層２８の膜厚がこれ以上薄くなると、電流経路の絞込み層としての効果が薄れ、前記第１ギャップ層２８を介して多層膜２１に電流が流れやすくなってしまう。一方、前記第１ギャップ層２８を上記範囲内で形成すれば電流経路の絞込み層としては十分にその役割を果たすため、上記範囲以上に厚く形成する必要はなく、厚くしすぎると後工程で第１レジスト層５２を除去しづらくなるなどの問題が発生しやすい。また前記第１ギャップ層２８をスパッタ成膜したときに第１レジスト層５２を構成する上部レジスト層５１ａの周囲にも前記第１ギャップ層２８と同じ材料層２８ｃが付着する。
【０１２４】
図８のように、下方に切欠部５０ｂのある第１レジスト層５２を用いて、前記第１レジスト層５２を構成する下部レジスト層５０ａの両側に第１ギャップ層２８を成膜することで、前記第１ギャップ層２８には前記第１レジスト層５２を構成する下部レジスト層５０ａが介在することによる所定間隔Ｔ１が空けられる。前記所定間隔Ｔ１は前記第１レジスト層５２を構成する下部レジスト層５０ａのトラック幅方向における幅寸法Ｔ３とほぼ同じである。従って前記所定間隔Ｔ１は３０ｎｍ〜５０ｎｍの範囲内で形成されることになる。
【０１２５】
図９に示す工程では、一旦、前記第１レジスト層５２を除去し、新たなレジスト層（以下、第２レジスト層という）５３を前記第１ギャップ層２８上、及び前記第１ギャップ層２８間に空けられた間隔Ｔ１内から露出する多層膜２１上にかけて塗布する。前記第２レジスト層５３は露光現像によって図９のような形状に形成される。
【０１２６】
前記第２レジスト層５３は第１レジスト層５２と異なり単層構造である。前記第２レジスト層５３には例えば上部レジスト層５１と同じ材質のものを用いる。前記第２レジスト層５３は電子ビームによる露光現像によって図９のような形状で残される。
【０１２７】
ここで前記第２レジスト層５３のトラック幅方向（図示Ｘ方向）における幅寸法Ｔ６を、図７，図８工程での第１レジスト層５２を構成する上部レジスト層５１ａの幅寸法Ｔ５よりも小さくすることが可能である。
【０１２８】
図９工程では、図７工程のように、現像速度が速い下部レジスト層５０が設けられていないため、前記下部レジスト層５０の幅寸法Ｔ４を所定幅寸法に設定するといった制約がない。すなわち図７では、下部レジスト層５０の幅寸法Ｔ４を所定幅寸法にし、且つ下方に切欠部５０ｂがあるようなレジスト形状にすべく上部レジスト層５１が設けられているのであり、図７工程では、下部レジスト層５０の幅寸法Ｔ４を最優先に制御する。従って上部レジスト層５１ａの幅寸法Ｔ５が上記のように０．１μｍ〜０．２μｍの長さ寸法で残されてもかまわない。一方、図９工程では、上記した制約が無いため、例えば上部レジスト層５１と同じ材質で形成された第２レジスト層５３の幅寸法Ｔ６をできる限り小さくでき、前記幅寸法Ｔ６を０．０５μｍ〜０．１μｍに小さくすることが可能である。
【０１２９】
図９に示す第２レジスト層５３は、幅方向の中心と、前記第１ギャップ層２８間に空けられた間隔Ｔ１の幅方向の中心とがほぼ一致するようにアライメントされて形成される。
【０１３０】
図９工程では前記第２レジスト層５３を形成後、前記第２レジスト層５３に覆われていない前記多層膜２１の両側端面２１ａ，２１ａ、及び第１ギャップ層２８の両側端面２８ｂをエッチングで除去する。前記エッチングの方向は多層膜２１の膜面に対しほぼ垂直方向である。
【０１３１】
次に図１０工程では、前記多層膜２１の両側端面２１ａ上、及び前記両側端面２１ａよりもトラック幅方向の外方に延びる下部シールド層２０上にかけて第２ギャップ層２９を成膜し、さらに前記第２ギャップ層２９の上にハードバイアス層３０を成膜し、さらに前記ハードバイアス層３０の上に第３ギャップ層３１を成膜する。その後、前記第２レジスト層５３を除去し、前記第３ギャップ層３１上から第１ギャップ層２８上、及び第１ギャップ層２８間に空けられた間隔Ｔ１内から露出する多層膜２１上にかけて上部シールド層３２を形成する。なお前記第２レジスト層５３を除去する際に、前記第２レジスト層５３の周囲に、第２ギャップ層２９、ハードバイアス層３０及び第３ギャップ層３１を成膜した際のこれら材料と同じ材料層が付着し、かつこの材料層と第３ギャップ層３１等が第２レジスト層５３の周囲を完全に覆うように繋がってしまった場合には、アルカリ液等により前記第２レジスト層５３を溶解・除去できなくなるが、かかる場合には、前記第２レジスト層５３の周囲に付着した前記材料層にリアクティブ・イオン・エッチングなどによって穴部を形成して、この穴部から前記第２レジスト層５３を露出させ、その穴部からアルカリ液等を流し込んで前記第２レジスト層５３を溶解・除去すればよい。かかる場合、不必要なバリが第３ギャップ層３１上や第１ギャップ層２８上に残るので、このバリをエッチングなどで除去する。
【０１３２】
図７ないし図１０工程での磁気検出素子の製造方法の特徴点は、第１ギャップ層２８を形成するための第１レジスト層５２と、前記多層膜２１を所定形状に画定するための第２レジスト層５３を別々のレジスト層とした点にある。
【０１３３】
前記第１ギャップ層５２は現像速度が異なる２種類のレジスト層を積層形成し、下部レジスト層５０には上部レジスト層５１よりも早い現像速度を有する材質を用い、露光現像によって残された下部レジスト層５０の幅寸法Ｔ４を３０ｎｍ〜５０ｎｍ程度にまで小さくする。これによって前記第１ギャップ層２８間に空けられる間隔Ｔ１を３０ｎｍ〜５０ｎｍ程度に狭小化できる。
【０１３４】
一方、第２レジスト層５３は、その幅寸法Ｔ６が前記第１レジスト層５２を構成する上部レジスト層５１の幅寸法Ｔ５よりも小さく形成され、前記幅寸法Ｔ６は０．０５μｍ〜０．１μｍ程度で形成される。
【０１３５】
このためこの第２レジスト層５３に覆われていない第１ギャップ層２８及び多層膜２１のトラック幅方向の両側を削ると、前記第２レジスト層５３下に残された多層膜５３を構成するフリー磁性層２６の上面のトラック方向における幅寸法は前記幅寸法Ｔ６とほぼ同等になるから、前記フリー磁性層２６の上面の幅寸法で規制される光学的トラック幅Opti-Twを、図２ないし図６工程の場合に比べてより小さくすることが可能になる。
【０１３６】
このため図７ないし図１０に示す工程で形成された磁気検出素子であれば、光学的トラック幅Opti-Tw自体を小さくできるので、多層膜２１内を電流が第１ギャップ層２８間に形成された間隔Ｔ１より広がって流れたとしても、その広がりは前記光学的トラック幅Opti-Twの寸法以上になららず、よって図２ないし図６工程で形成された磁気検出素子に比べて磁気的トラック幅Mag-Twの狭小化を向上させることが可能になっている。
【０１３７】
また図９工程で形成された第２レジスト層５３には、図７，図８工程で示す第１レジスト層５２のように下方に切欠部が形成されていないが、前記第２レジスト層５３の下方の両側に切欠部が形成されていてもよい。かかる場合、露光現像の際に下方部の両側に切欠部が形成されるレジストを選択し、このレジストを第２レジスト層５３として用いる。なお前記第２レジスト層５３の下方の両側に切欠部が形成されていれば、前記第２レジスト層５３を除去する際に、前記切欠部内からアルカリ液等を侵入させて前記第２レジスト層５３を溶解でき前記第２レジスト層５３の除去工程を容易化できる。
【０１３８】
図２ないし図１０を用いて本発明の磁気検出素子の製造方法について説明してきたが、前記第１ギャップ層２８を成膜するためのマスク層、及び多層膜２１の両側端面２１ａを削り込む際に使用されるマスク層を、レジスト以外の材質のもので形成してもよい。
【０１３９】
また多層膜２１はシードレイヤ２２、反強磁性層２３、固定磁性層２４、非磁性材料層２５、フリー磁性層２６及び保護層２７の膜構成でなくてもよく、磁気抵抗効果を発揮する層を含むものであれば、これに限定されるものではない。
【０１４０】
また前記多層膜２１のトラック幅方向の両側にハードバイアス層３０が形成されていなくてもよく、かかる場合、例えば前記多層膜２１のトラック幅方向の両側には下部シールド層２０と上部シールド層３２間の絶縁性を確保するための絶縁材料製のギャップ層が形成される。
【０１４１】
図１１ないし図１４に示す工程は、図１に示す磁気検出素子のハイト方向（図示Ｙ方向）の後方に設けられるバックギャップ層の形成方法に関するものである。図１１は、図６工程を終了した時点での磁気検出素子の平面図、あるいは図１０工程を終了した時点での磁気検出素子の平面図である。ここで図１１に示す平面図は、図６工程でのレジスト層４０あるいは図９工程でのレジスト層５３が除去された状態での平面図を示している。
【０１４２】
図１１に示すように、多層膜２１にはトラック幅方向に一対の窓部２１ｃが設けられ、この窓部２１ｃ内には下から第２ギャップ層２９、ハードバイアス層３０及び第３ギャップ層３１が成膜されており、前記窓部２１ｃからは第３ギャップ層３１の上面が露出した状態にある。
【０１４３】
図１１に示すように前記窓部２１ｃの周囲には前記多層膜２１上に乗る所定幅の第１ギャップ層２８の上面が露出している。
【０１４４】
前記窓部２１ｃ間に挟まれた多層膜２１の縦長構造２１ｄの部分は、光学的トラック幅Opti-Twを画定するための領域であり、この部分の一部の多層膜２１が最終的に製品として残される部分である。
【０１４５】
図１１に示すように双方の前記窓部２１Ｃ上，及び前記多層膜２１の縦長構造２１ｄ上をトラック幅方向（図示Ｘ方向）に横断するように、ハイト方向への長さ寸法が所定長さＬ１（ここでの長さ寸法Ｌ１は、レジスト層６０上面でのハイト方向への長さ寸法である）とされたレジスト層６０を、窓部２１Ｃ上，及び前記縦長構造２１ｄ上に設ける。前記所定長さＬ１は例えば０．５〜５μｍの長さ寸法である。
【０１４６】
図１１に示す状態の磁気検出素子を点線Ｂ−Ｂに沿って図示Ｙ−Ｚ平面と平行な方向から切断した状態では図１２のように、多層膜２１の上にレジスト層６０が所定形状で乗せられている。
【０１４７】
前記レジスト層６０の下方部６０ａには、前記下方部６０ａのハイト方向への長さ寸法Ｌ２が、前記上方部６０ｂのハイト方向への長さ寸法Ｌ１に比べて小さくなるようにハイト方向の両側から切欠部６０ｃが形成されている。
【０１４８】
図１２工程では前記レジスト層６０に覆われていない多層膜２１や、窓部２１ｃ内に形成された積層構造をエッチングによって全て除去する（点線で示す多層膜２１のハイト方向の外方に位置する層が除去される）。
【０１４９】
そして図１３工程では、前記レジスト層６０の周囲に露出した下部シールド層２０上にバックギャップ層７１をスパッタ法や蒸着法などで埋め込み形成する。
【０１５０】
このとき前記バックギャップ層７１を多層膜２１の膜面に対し垂直方向から斜めに傾いたスパッタ角度θ３を有して成膜すると、前記レジスト層６０の下方部６０ａの両側に形成された切欠部６０ｃ内にも前記バックギャップ層７１が成膜され、すなわち前記バックギャップ層７１が前記多層膜２１の上面２１ｂに一部延出形成された状態になる。
【０１５１】
図１４は、図１１に示す一点鎖線Ｃ−Ｃに沿って磁気検出素子を図示Ｙ−Ｚ平面と平行な方向から切断した状態であり、図１２工程を施し、さらにバックギャップ層７１を形成した後の部分断面図である。図１４に示す磁気検出素子の部分には前記多層膜２１の上に第１ギャップ層２８が一部延出して乗っている。
【０１５２】
図１２工程で説明した、前記レジスト層６０に覆われていない多層膜２１及び窓部２１ｃ内に形成された積層構造のエッチング除去や、図１３工程でのバックギャップ層７１の成膜を行うと、図１４に示す第１ギャップ層２８上に前記レジスト層６０の切欠部６０ｃ内にまで延出形成したバックギャップ層７１が乗る。このため多層膜２１上において、第１ギャップ層２８が形成された領域（図１４）と前記第１ギャップ層２８が形成されていない領域（図１３）とでは、前記多層膜２１上にまで延出したバックギャップ層７１の表面に段差が発生し、前記第１ギャップ層２８が形成された多層膜２１上に乗ったバックギャップ層７１の表面の方が、前記第１ギャップ層２８が形成されていない多層膜上に乗ったバックギャップ層７１の表面に比べて高くなる。
【０１５３】
そして図１３及び図１４工程では前記レジスト層６０を除去し、さらに磁気検出素子を図面左側から二点鎖線の部分まで削りこむ。この削り込まれた二点鎖線に沿った図示Ｘ−Ｚ平面と平行な面が「記録媒体との対向面」となる。
【０１５４】
以上本発明をその好ましい実施形態に関して述べたが、本発明の範囲から逸脱しない範囲で様々な変更を加えることができる。
【０１５５】
なお、上述した実施例はあくまでも例示であり、本発明の特許請求の範囲を限定するものではない。
【０１５６】
【発明の効果】
以上詳細に説明した本発明によれば、下部電極層の上側に形成された多層膜の上面にまずトラック幅方向に所定の間隔が空いた第１ギャップ層を形成する。そして次の工程で、前記多層膜及び第１ギャップ層の両層のトラック幅方向における両側端面を削るのである。
【０１５７】
よって本発明の磁気検出素子の製造方法によれば、従来のように、第１ギャップ層の形成の際に、前記多層膜の両側端面を削ったことによる磁紛の付着が問題となることはなく、また第１ギャップ層を成膜した後に前記第１ギャップ層に多層膜にまで通じる穴部を形成するわけではないので、前記多層膜の上面にエッチングによる損傷を与えるといった問題も生じない。
【０１５８】
従って本発明では、従来に比べて、第１ギャップ層に形成された所定間隔を、精度良く且つより微小なサイズで形成でき、電流経路の絞込み構造を容易に形成でき、抵抗変化量（ΔＲ）及び再生出力の高い磁気検出素子を製造することが可能である。
【０１５９】
また本発明では、たった一つのレジスト層を用いて、第１ギャップ層の形成、多層膜及び第１ギャップ層の両側端面の削り込みを行うことで、製造工程が非常に簡単になり、また第１ギャップ層の形成、多層膜及び第１ギャップ層の両側端面の削り込みを、いわゆるセルフアラインによって高精度に行うことが可能である。
【０１６０】
あるいは本発明では、第１ギャップ層の形成と、多層膜及び第１ギャップ層の両側端面の削り込みとを別々のレジスト層を用いて行ってもよく、かかる場合、多層膜及び第１ギャップ層の両側端面の削り込み工程で使用される第２レジスト層の、トラック幅方向における幅寸法を、第１ギャップ層の形成の際に使用される第１レジスト層の上方部のトラック幅方向における幅寸法よりも小さくすることで、前記多層膜のトラック幅方向への幅寸法をより小さくできる。
【０１６１】
従って前記多層膜の光学的トラック幅（Opti-Tw）を小さくでき、その結果、前記多層膜内において第１ギャップ層に開けられた間隔より電流経路が広がった場合でも、磁気的トラック幅（Mag-Tw）の狭小化を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の磁気検出素子を記録媒体との対向面と平行な方向から切断し、その切断面を記録媒体との対向面側から見た部分断面図、
【図２】図１に示す磁気検出素子の第１の製造方法を示す部分断面図、
【図３】図２の次に行われる工程を示す部分断面図、
【図４】図３の次に行われる工程を示す部分断面図、
【図５】図４の次に行われる工程を示す部分断面図、
【図６】図５の次に行われる工程を部分断面図、
【図７】図１に示す磁気検出素子の第２の製造方法を示す部分断面図、
【図８】図７の次に行われる工程を示す部分断面図、
【図９】図８の次に行われる工程を示す部分断面図、
【図１０】図９の次に行われる工程を示す部分断面図、
【図１１】バックギャップ層の形成方法を示すための製造工程中の磁気検出素子の部分平面図、
【図１２】図１１に示すＢ−Ｂ線から切断した磁気検出素子の部分縦断面図、
【図１３】図１２の次に行われる工程を示す部分縦断面図、
【図１４】図１１に示すＣ−Ｃ線から切断し、さらにバックギャップ層を形成した後の磁気検出素子の部分縦断面図、
【図１５】従来の製造工程中の磁気検出素子を記録媒体との対向面側から見た部分断面図、
【図１６】図１５とは別の従来の製造工程中の磁気検出素子を記録媒体との対向面側から見た部分断面図、
【図１７】図１６の次に行われる工程を示す部分断面図、
【符号の説明】
２０下部シールド層
２１多層膜
２１ａ（多層膜の）両側端面
２６フリー磁性層
２８第１ギャップ層
２９第２ギャップ層
３０ハードバイアス層
３１第３ギャップ層
３２上部ギャップ層
４０、６０レジスト層
５０、５０ａ下部レジスト層
５１、５１ａ上部レジスト層
５２第１レジスト層
５３第２レジスト層
７１バックギャップ層

Claims

磁気抵抗効果を発揮する多層膜と、前記多層膜の下側に設けられた下部電極層と、前記多層膜の上側に設けられた上部電極層と、を有する磁気検出素子の製造方法において、
（ａ）前記下部電極層の上側に、前記多層膜を成膜する工程と、
（ｂ）前記多層膜の上面に、トラック幅方向に所定の間隔が空いた第１ギャップ層を成膜する工程と、
（ｃ）前記多層膜及び第１ギャップ層のトラック幅方向における両側を削り、前記多層膜及び第１ギャップ層を所定形状に画定する工程と、
（ｄ）前記第１ギャップ層上から前記所定の間隔内へ前記上部電極層を形成する工程と、
を有することを特徴とする磁気検出素子の製造方法。
前記（ｃ）工程では、前記第１ギャップ層上及び前記間隔内に設けられ、トラック幅方向における幅寸法が所定寸法とされたマスク層を用い、このマスク層のトラック幅方向における最外の両側端面よりもトラック幅方向の外側に位置する第１ギャップ層及び多層膜を削ることによって行い、その後、前記マスク層を除去する請求項１記載の磁気検出素子の製造方法。
前記（ｂ）工程及び前記（ｃ）工程は一つのマスク層を兼用して行われる請求項２記載の磁気検出素子の製造方法。
前記マスク層は下方部と上方部とで構成され、前記下方部には、トラック幅方向の両側に切欠部が設けられて前記下方部のトラック幅方向への幅寸法が前記上方部のトラック幅方向への幅寸法に比べて小さくなっており、、前記（ｂ）工程で、前記マスク層を前記多層膜の上面に形成し、前記マスク層の切欠部内も含めて前記マスク層に覆われていない前記多層膜上に第１ギャップ層を成膜し、このとき前記第１ギャップ層には前記マスク層の下方部が介在することによる前記所定の間隔が空けられ、
前記（ｃ）工程で、前記マスク層の上方部のトラック幅方向の両側端面よりもトラック幅方向の外側に位置する前記第１ギャップ層及び多層膜を削る請求項３記載の磁気検出素子の製造方法。
前記（ｂ）工程では前記（ｃ）工程と異なるマスク層を用いて行われる請求項２記載の磁気検出素子の製造方法。
前記（ｂ）工程で使用される第１マスク層は、下方部と上方部とで構成され、前記下方部には、トラック幅方向の両側に切欠部が設けられて前記下方部のトラック幅方向への幅寸法が前記上方部のトラック幅方向への幅寸法に比べて小さくなっており、
前記（ｂ）工程で、前記第１マスク層を前記多層膜の上面に形成し、前記第１マスク層の切欠部内も含めて前記第１マスク層に覆われていない前記多層膜上に第１ギャップ層を成膜し、このとき前記第１ギャップ層には前記第１マスク層の下方部が介在することによる前記所定の間隔が空けられ、
前記第１マスク層を除去した後、
前記（ｃ）工程で、前記第１ギャップ層上及び前記間隔内に、前記第１マスク層の下方部のトラック幅方向における幅寸法よりも大きく、且つ前記第１マスク層の上方部のトラック幅方向における幅寸法よりも小さい幅寸法を有する第２マスク層を設け、前記第２マスク層のトラック幅方向における両側端面よりもトラック幅方向の外側に位置する第１ギャップ層及び多層膜を削り、その後、この第２マスク層を除去する請求項５記載の磁気検出素子の製造方法。
前記マスク層の下方部と上方部とは別種類のレジストで形成される請求項４または６に記載の磁気検出素子の製造方法。
前記マスク層の下方部として用いられるレジストは、現像速度が、前記上方部として用いられるレジストに比べて速い材質である請求項７記載の磁気検出素子の製造方法。
前記（ｃ）工程と（ｄ）工程との間で、前記多層膜及び第１ギャップ層のトラック幅方向における両側に第１ギャップ層とは別のギャップ層を形成する請求項１ないし８のいずれかに記載の磁気検出素子の製造方法。
前記（ｃ）工程と（ｄ）工程との間で、前記多層膜及び第１ギャップ層のトラック幅方向における両側に第２ギャップ層を形成し、さらに前記第２ギャップ層の上にバイアス層及び第３ギャップ層を形成し、前記（ｄ）工程で、前記第１ギャップ層上から前記所定の間隔内に形成される前記上部電極層を前記第３ギャップ層上にも延出して形成する請求項１ないし９のいずれかに記載の磁気検出素子の製造方法。
前記（ｃ）工程と（ｄ）工程との間で、前記多層膜を所定形状に画定するためのマスク層を利用して、前記第２ギャップ層、バイアス層及び第３ギャップ層を連続して成膜する請求項１０記載の磁気検出素子の製造方法。